RU2329435C2 - Borehole thermal source - Google Patents
Borehole thermal source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2329435C2 RU2329435C2 RU2006132584/03A RU2006132584A RU2329435C2 RU 2329435 C2 RU2329435 C2 RU 2329435C2 RU 2006132584/03 A RU2006132584/03 A RU 2006132584/03A RU 2006132584 A RU2006132584 A RU 2006132584A RU 2329435 C2 RU2329435 C2 RU 2329435C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- well
- water
- consumer
- thermal
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/10—Geothermal energy
Landscapes
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к энергетике, в частности к устройствам для получения тепла, образующегося иначе, чем в результате сгорания топлива. Оно может быть использовано для производства тепловой энергии и организации теплоснабжения потребителей в местностях, преимущественно в горных районах, в которых имеются необходимые условия для работы скважинного источника, в том числе для децентрализованного теплоснабжения автономных, удаленных от централизованных коммуникаций потребителей, без подвода для этого энергии из вне. Он может работать с использованием низкотемпературных поверхностных, подземных вод, как правило, расположенных в верхних интервалах земных недр.The present invention relates to energy, in particular to devices for producing heat generated differently than from the combustion of fuel. It can be used for the production of heat energy and the organization of heat supply to consumers in localities, mainly in mountainous regions, where the necessary conditions exist for a well source to operate, including for decentralized heat supply of autonomous consumers remote from centralized communications, without supplying energy from this out. It can operate using low-temperature surface, groundwater, usually located in the upper intervals of the earth's interior.
Обладая большей скрытностью и неуязвимостью в сравнении с традиционными теплоисточниками, предлагаемый скважинный теплоисточник может иметь двойное (гражданское и военное) назначение. Предлагаемый скважинный теплоисточник может расширить номенклатуру нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ).With greater secrecy and invulnerability in comparison with traditional heat sources, the proposed downhole heat source can have a dual (civilian and military) purpose. The proposed downhole heat source can expand the range of non-traditional renewable energy sources (NRES).
Известны повсеместно распространенные теплоисточники - ТЭЦ, котельные (Баскаков А.П. и др. Теплотехника. Учебн. для ВУЗов. Под ред. А.П.Баскакова. - 2-е изд. перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1991 г., ч.III, стр.118-206, [1]), в которых тепловая энергия вырабатывается за счет сжигания органического топлива. Недостатки их заключаются в том, что используемые при этом ресурсы (газ, нефть, уголь, торф, дрова и др.) истощаемы. Стоимость их имеет тенденцию к повышению из-за того, что усложняются условия их добычи, доставки. Кроме того, сжигание топлива сопровождается загрязнением атмосферы и недр, что отрицательно сказывается на экологии окружающей среды.Known ubiquitous heat sources - thermal power plants, boiler rooms (Baskakov A.P. and other heat engineering. Textbook for universities. Edited by A.P. Baskakov. - 2nd ed. Revised. - M .: Energoatomizdat, 1991 , part III, pp. 118-206, [1]), in which thermal energy is generated by burning fossil fuels. Their disadvantages are that the resources used in this process (gas, oil, coal, peat, firewood, etc.) are depleted. Their cost tends to increase due to the fact that the conditions for their extraction and delivery are becoming more complicated. In addition, fuel combustion is accompanied by pollution of the atmosphere and subsoil, which negatively affects the environment.
Известна тепловодоснабжающая скважина (заявка на изобретение РФ №2005100306/03(000326), дата подачи 11.01.2005 г. Решение о выдаче патента на изобретение от 23.05.2006 г., [2]), содержащая источник воды, зону стока и тепловодопотребитель, тепловодоснабжающая скважина пробурена таким образом, что ее забоем пересечен склон горы, и он сопряжен с дневной поверхностью, при этом тепловодоснабжающая скважина служит водоводом, за источник воды приняты поверхностный водоем, в зоне, которого пробурена скважина, или подземная водоносная зона или зоны, или поверхностный водоем с подземной зоной или зонами, а за зону стока принято пересечение скважины с нижерасположенной штольней, при этом в камере установлен соединенный со скважиной вихревой теплогенератор дискового типа под ее динамический уровень, напор воды достаточен для выработки тепловой энергии, а тепловодопотребитель подключен в зоне стока скважины к выходу вихревого теплогенератора через обвязку.Known heat supply well (application for the invention of the Russian Federation No. 2005100306/03 (000326), filing date 01/11/2005, the decision to grant a patent for the invention of 05/23/2006, [2]), containing a water source, drain zone and heat consumer, the heat supply well is drilled in such a way that the slope of the mountain is crossed by its bottom and it is interfaced with the day surface, while the heat supply well serves as a water conduit, the surface water reservoir is taken as the water source, in the zone the well is drilled in, or an underground aquifer or zones, or surfacewe’ll take care of the underground zone or zones, and the well’s intersection with the lower adit is taken as the runoff zone, while the chamber has a disk-type vortex heat generator connected to the well under its dynamic level, the water pressure is sufficient to generate thermal energy, and the heat consumer is connected in the well run-off zone to the exit of the vortex heat generator through the strapping.
Тепловодоснабжающая скважина избавлена от недостатков, характерных для теплоисточников, предусматривающих сжигание органического топлива.The heat and water supply well is free from the disadvantages characteristic of heat sources involving the burning of fossil fuels.
Однако недостатком ее является следующее.However, its disadvantage is the following.
Как правило, соединение теплоисточника с теплопотребителем осуществляется трубопроводом. Недостаток этого заключается в том, что кроме высокой затратности самих труб и их доставки в удаленные районы требуется затрата на их теплоизоляцию и устройство покровного слоя (окожушки) снаружи, что очень важно, особенно в районах с резкоконтинентальным климатом. Затратными являются прокладка теплотрассы, особенно в горных районах, и последующее её обслуживание в процессе эксплуатации. Ограничен срок эксплуатации применяемых труб. То есть известное соединение теплоисточника с теплопотребителем характеризуется сложностью.As a rule, the connection of the heat source with the heat consumer is carried out by the pipeline. The disadvantage of this is that in addition to the high cost of the pipes themselves and their delivery to remote areas, the cost of their insulation and the installation of a coating layer (shell) on the outside is required, which is very important, especially in areas with a sharp continental climate. Costly are laying a heating main, especially in mountainous areas, and its subsequent maintenance during operation. The service life of the pipes used is limited. That is, the known connection of the heat source with the heat consumer is characterized by complexity.
При использовании в качестве рабочего энергоресурса поверхностных вод, в частности, в многоводные периоды (весеннее полноводье, летне-осенние дожди) возникает противоречие, заключающееся в несовпадении времени существования многоводных периодов (лето) и выработки посредством них тепловой энергии, с преимущественным периодом ее потребления (осень-зима, весна). Поэтому представляет интерес осуществление схемы, предусматривающей выработку тепла и его термоаккумулирование в летнее время и последующее его использование в отопительный период. Это позволит повысить технический гидроэнергопотенциал (термин согласно ГОСТ 51238-98. Нетрадиционная энергетика. Гидроэнергетика малая. Термины и определения. Госстандарт России. М., ИПК Изд-во стандартов, 1999 г., стр.2, [3]).When using surface water as a working energy resource, in particular during high-water periods (spring high-water, summer-autumn rains), a contradiction arises consisting in the mismatch between the time of existence of high-water periods (summer) and the generation of thermal energy through them, with a predominant period of its consumption ( fall-winter, spring). Therefore, it is of interest to implement a scheme involving the generation of heat and its thermal storage in the summer and its subsequent use in the heating period. This will increase the technical hydropower potential (the term according to GOST 51238-98. Alternative energy. Small hydropower. Terms and definitions. Gosstandart of Russia. M., IPK Publishing house of standards, 1999, p.2, [3]).
Расположение источника тепла на дневной поверхности или около неё (характерно для большинства используемых теплоисточников) не придает ему качества скрытности и неуязвимости.The location of the heat source on or near the surface (typical of most used heat sources) does not give it the quality of stealth and invulnerability.
Задачей изобретения является упрощение канала сообщения теплоисточника с теплопотребителем, повышение технического гидроэнергопотенциала в многоводный период, повышение скрытности и неуязвимости.The objective of the invention is to simplify the channel of communication of the heat source with the heat consumer, increase the technical hydropower potential in a high-water period, increase stealth and invulnerability.
Задача решается тем, что в скважинном теплоисточнике, содержащем тепловодоснабжающую скважину, соединенную с источником воды, зону стока и тепловодопотребителя, тепловодоснабжающая скважина пробурена таким образом, что ее забоем пересечена штольня, при этом тепловодоснабжающая скважина служит водоводом, за источник воды приняты поверхностный водоем, в зоне которого пробурена тепловодоснабжающая скважина, или подземная водоносная зона или зоны, или поверхностный водоем с подземной зоной или зонами, а за зону стока принято пересечение тепловодоснабжающей скважины с нижерасположенной штольней, при этом соединенный со скважиной вихревой теплогенератор установлен под ее динамический уровень, напор воды достаточен для выработки тепловой энергии, а тепловодопотребитель посредством тепловодопровода подключен в зоне стока тепловодоснабжающей скважины к выходу вихревого теплогенератора, а вихревой теплогенератор установлен в штольне и соединен со скважиной в ее пересечении со штольней насосной установкой с обвязкой, тепловодопроводом является дополнительная скважина, пробуренная из штольни до пересечения ее с дневной поверхностью в зоне тепловодопотребителя, к которой подключен трубопровод тепловодопотребителя, устье дополнительной скважины соединено с обвязкой насосной установки.The problem is solved in that in a borehole heat source containing a heat supply well connected to a water source, a drainage zone and a heat consumer, the heat supply well is drilled in such a way that the adit is crossed by its face, while the heat supply well serves as a water conduit, a surface water body is taken as a water source, in the zone of which a heat supply well has been drilled, or an underground aquifer zone or zones, or a surface water body with an underground zone or zones, and the intersection is taken as the runoff zone a heat supply well with a downhole adit, while the vortex heat generator connected to the well is set to its dynamic level, the water pressure is sufficient to generate heat energy, and the heat consumer is connected through a heat pipe to the outlet of the heat supply well to the outlet of the vortex heat generator, and the vortex heat generator is connected to the adit with a well in its intersection with an adit pumping unit with piping, an additional well is a heat supply pipe Drilled from the tunnels to its intersection with the surface in teplovodopotrebitelya zone, which is connected to the conduit teplovodopotrebitelya, additional borehole mouth is connected to the strapping pump unit.
Скважинный теплоисточник может быть снабжен альтернативным дополнительной скважине тепловодопроводом, которым является вторая скважина, пробуренная из штольни до подземного или поверхностного аккумулятора тепла в горячей воде, устье второй скважины соединено с обвязкой насосной установки, подземными аккумуляторами тепла являются подземный водоносный горизонт с замещаемой в нем водой аккумулируемым теплом в горячей воде, либо пустотные образования или водогерметичные подземные выработки, поверхностные аккумуляторы тепла расположены на дневной поверхности земли, а несущими и герметизирующими элементами в них являются природные, чашеобразные или легко доводимые до чашеобразной формы, например, водоемы, складки поверхности, распадки, аккумуляторы тепла соединены с тепловодопотребителем тепловодопроводом потребителя, при этом тепловодопроводом потребителя до подземного аккумулятора тепла является пробуренная и освоенная эксплуатационная тепловодоснабжающая скважина, устье которой расположено в зоне тепловодопотребителя.The borehole heat source can be equipped with an alternative additional well, a water pipe, which is the second well drilled from the adit to an underground or surface heat accumulator in hot water, the mouth of the second well is connected to the piping of the pumping unit, underground heat accumulators are an underground aquifer with accumulated water in it heat in hot water, or hollow formations or watertight underground workings, surface heat storage water on the surface of the earth, and the supporting and sealing elements in them are natural, bowl-shaped or easily reducible to a bowl-shaped form, for example, ponds, surface folds, decays, heat accumulators are connected to the heat consumer by the consumer’s heat supply, while the consumer’s heat supply to the underground heat accumulator is drilled and mastered operational heat supply well, the mouth of which is located in the zone of the heat consumer.
В скважинном теплоисточнике из штольни может быть пробурен куст дополнительных наклонных или направленных скважин до территориально рассредоточенных тепловодопотребителей и вторых скважин до подземных или поверхностных аккумуляторов тепла, сообщенных с тепловодопотребителями.In the borehole heat source from the adit, a bush of additional deviated or directed wells can be drilled to geographically dispersed heat consumers and second wells to underground or surface heat accumulators communicated with the heat consumers.
Установка вихревого теплогенератора в штольне, сообщение его выхода с насосной установкой, а также использование в качестве водопровода дополнительной скважины, пробуренной от штольни до тепловодопотребителя, позволяет получить следующие преимущества:Installing a vortex heat generator in the adit, communicating its output with the pumping unit, as well as using an additional well drilled from the adit to the heat consumer as a water supply system, provides the following advantages:
- исключить существенный критерий для скважинного размещения вихревого теплогенератора - его габариты. В штольне они могут быть существенно выше, а в качестве вихревых теплогенераторов могут быть использованы устройства общепромышленного назначения;- eliminate the essential criterion for the downhole placement of the vortex heat generator - its dimensions. In the adit, they can be significantly higher, and devices of general industrial use can be used as vortex heat generators;
- использование в качестве водотеплопровода дополнительной скважины, в сравнении с теплопроводом, позволяет упростить его конструкцию. Ограничивающими объем являются стенки скважины. При ее бурении выбирается траектория, которая «пересекает» устойчивые, в меньшей степени подверженные воздействию горячей воды породы (растворение, поглощения - утечки и др.). Интервалы пород, склонные к негативному воздействию горячей воды и поглощению, могут тампонироваться (с последующим перебуриванием осложненных интервалов) либо перекрываться трубами стальными, керамическими или из синтетических материалов.- the use of an additional well as a water heating pipe, in comparison with a heat pipe, allows to simplify its design. The walls of the well are limiting the volume. During its drilling, a trajectory is selected that "crosses" the stable rocks, which are less susceptible to the effects of hot water (dissolution, absorption, leaks, etc.). The rock intervals, prone to the negative effects of hot water and absorption, can be plugged (with subsequent drilling of complicated intervals) or overlap with steel, ceramic or synthetic pipes.
Упрощение конструкции связано еще и с тем, что в скважине не требуется установка теплоизоляции и окожушки. Объясняется это тем, что в земных недрах температура всегда положительна и является хорошим теплоизолятором (Kabus F., Bartels Y. Подземное аккумулирование тепла и холода. Журнал «Теплоэнергетика», №6, 2004 г., стр.70-76, [4]).The simplification of the design is also due to the fact that the installation of thermal insulation and a window is not required in the well. This is explained by the fact that in the bowels of the earth the temperature is always positive and is a good heat insulator (Kabus F., Bartels Y. Underground accumulation of heat and cold. Journal of Heat Engineering, No. 6, 2004, pp. 70-76, [4] )
В случае ниспадающих скважин в определенных условиях насосная установка может не потребоваться. При этом движение горячей воды в скважине осуществляется за счет напора, возникающего в наклонной скважине. Насосная установка используется и востребована в случае восстающих скважин.In the case of flowing wells under certain conditions, a pumping unit may not be required. In this case, the movement of hot water in the well is due to the pressure arising in the inclined well. The pumping unit is used and in demand in the case of rising wells.
Наличие в скважинном теплоисточнике аккумуляторов тепла, до которых пробурены вторые скважины, позволяет сгладить противоречие, привносимое тем, что тепловая энергия вырабатывается в многоводный летний период, а полезно используется преимущественно спустя несколько месяцев - в зимний период года. При этом установлено (Kabus F., Bartels Y. Подземное аккумулирование тепла и холода. Журнал «Теплоэнергетика», №6, 2004 г., стр.74, [4]), что наилучшим и наиболее экономичным водотеплоаккумулятором является природный - земные недра. При его использовании температура теплоносителя в нем за 2 месяца уменьшается всего на 2-3°С.The presence of heat accumulators in the borehole heat source, to which the second boreholes are drilled, makes it possible to smooth out the contradiction introduced by the fact that the thermal energy is generated in a high-water summer period, and is used predominantly after several months - in the winter season. At the same time it was established (Kabus F., Bartels Y. Underground accumulation of heat and cold. Journal of Thermal Engineering, No. 6, 2004, p. 74, [4]) that the best and most economical water and heat accumulator is natural - the bowels of the earth. When using it, the temperature of the coolant in it for 2 months decreases by only 2-3 ° C.
Совершенно очевидно, что при этом повышается технический гидроэнергопотенциал скважинного теплоисточника в многоводный период года (ГОСТ 51238-98. Нетрадиционная энергетика. Гидроэнергетика малая. Термины и определения. Госстандарт России. М., ИПК Изд-во стандартов, 1999 г., стр.2 [3]).It is obvious that this increases the technical hydropower potential of a borehole heat source in a high-water period of the year (GOST 51238-98. Alternative energy. Small hydropower. Terms and definitions. Gosstandart of Russia. M., IPK Publishing House of Standards, 1999, p. 2 [3]).
Размещение вихревого теплогенератора и отходящих от него к потребителям теплопроводов (скважин) в земных недрах делает его более скрытным и неуязвимым.Placing a vortex heat generator and heat pipes (wells) extending from it to consumers in the earth's interior makes it more secretive and invulnerable.
Относительно скрытности. В настоящее время обнаружение теплоисточников легко осуществляется с использование инфракрасных, в том числе оптических систем. Такими системами известные теплоисточники обнаруживаются просто.Regarding stealth. Currently, the detection of heat sources is easily carried out using infrared, including optical systems. With such systems, well-known heat sources are easily detected.
Предлагаемый скважинный теплоисточник такими системами не может быть обнаружен, так как его тепловое излучение и излучения отходящих от него тепловодопроводов (дополнительной и второй скважин) экранируется слоем земных недр, расположенных выше них.The proposed borehole heat source by such systems cannot be detected, since its thermal radiation and the radiation of the heat pipes leaving it (additional and second wells) are screened by a layer of the earth's interior located above them.
Относительно неуязвимости. Расположенная над скважинным теплоисточником и тепловодопроводами земная масса велика, велика и мощность (по глубине), расположенных сверху пород, и разрывы снарядов на земной поверхности не сказываются на их состоянии. Этим объясняется большая живучесть и неуязвимость предлагаемого скважинного теплоисточника, и возможность двойного применения его в гражданских технологиях и в военных целях и в военные периоды.Regarding invulnerability. The earth mass located above the borehole heat source and heat pipelines is large, and the power (in depth) located on top of the rocks is great, and the ruptures of shells on the earth's surface do not affect their condition. This explains the great survivability and invulnerability of the proposed downhole heat source, and the possibility of its double use in civilian technology and for military purposes and in military periods.
На чертеже приведена упрощенная схема предлагаемого скважинного теплоисточника и приняты следующие обозначения:The drawing shows a simplified diagram of the proposed downhole heat source and the following notation:
1 - тепловодоснабжающая скважина с фильтрами в пересечении с водоемом и подземной водоносной зоной и затворами; 2 - поверхностный источник воды; 3 - подземная водоносная зона; 4 - камера штольни; 5 - штольня; 6 - пересечение скважины со штольней; 7 - вихревой теплогенератор; 8 - задвижка в штольне на входе скважины; 9 - задвижка на выходе вихревого теплогенератора; 10 - емкость-коллектор; 11 - насосная установка; 12 - входной трубопровод насосной установки; 13 - задвижка на входном трубопроводе насосной установки; 14 - вторая скважина от штольни до поверхностного аккумулятора тепла в виде распадка второго тепловодопотребителя; 15 - фундаментные опоры поверхностного аккумулятора тепла в распадке; 16 - перекрытие поверхностного аккумулятора; 16' - ограждающая дамба аккумулятора тепла в распадке; 17 - траектория дна распадка; 18 - горячая вода в аккумуляторе тепла в распадке; 19 - задвижка от насосной установки в трубопроводе ко второй скважине второго тепловодопотребителя; 20 - задвижка в линии от аккумулятора тепла в распадке ко второму тепловодопотребителю; 21 - насос второго тепловодопотребителя; 22 - дополнительная скважина от штольни до дневной поверхности к трубопроводу второго тепловодопотребителя; 23 - задвижка в линии от насосной установки в трубопроводе к дополнительной скважине второго тепловодопотребителя; 24 - задвижка на дневной поверхности в трубопроводе от дополнительной скважины ко второму тепловодопотребителю; 25 - дополнительная скважина от штольни до дневной поверхности к трубопроводу первого теплопотребителя и задвижки 26 - на его входе и 26' - на его выходе; 27 - вторая скважина от штольни до подземного аккумулятора тепла; 28 - скважинный перфорированный трубопровод, предназначенный для улучшения условий заполнения подземного аккумулирующего горизонта; 29 - задвижка в трубопроводе от емкости-коллектора до устья второй скважины к подземному аккумулятору тепла; 30-32 - контуры подземного аккумулятора тепла; 33 - заборная, оборудованная фильтром, часть эксплуатационной тепловодоснабжающей скважины первого тепловодопотребителя; 34 - эксплуатационная тепловодоснабжающая скважина первого тепловодопотребителя; 35 - задвижка от устья эксплуатационной тепловодоснабжающей скважины к первому тепловодопотребителю; 36 - скважина (совмещенная дополнительная и вторая) от штольни до поверхностного аккумулятора тепловой энергии, представляющего собой часть залива водохранилища, отделенного от основного водохранилища теплоизолирующей плотиной (не показана); 37 - задвижка в линии скважины от штольни до поверхностного аккумулятора первого водопотребителя; 38, 39 - задвижки, обеспечивающие направление потока горячей воды от емкости-коллектора 10 либо в аккумулятор тепла - часть водоема, либо к третьему тепловодопотребителю; 40 - задвижка в трубопроводе от поверхностного аккумулятора тепла (часть водоема) к третьему тепловодопотребителю.1 - heat supply well with filters at the intersection with a body of water and an underground aquifer and gates; 2 - surface water source; 3 - underground aquifer; 4 - adit chamber; 5 - adit; 6 - the intersection of the well with the adit; 7 - vortex heat generator; 8 - valve in the adit at the inlet of the well; 9 - valve at the outlet of the vortex heat generator; 10 - reservoir capacity; 11 - pumping unit; 12 - input pipeline of the pumping unit; 13 - valve on the inlet pipe of the pumping unit; 14 - a second well from an adit to a surface heat accumulator in the form of a decay of a second heat consumer; 15 - foundation supports surface heat accumulator in decay; 16 - overlapping surface battery; 16 '- enclosing dam of the heat accumulator in decay; 17 - trajectory of the bottom of the glen; 18 - hot water in the heat accumulator in decay; 19 - valve from the pumping unit in the pipeline to the second well of the second heat consumer; 20 - valve in line from the heat accumulator in decay to the second heat consumer; 21 - pump of the second heat consumer; 22 - an additional well from the adit to the day surface to the pipeline of the second heat consumer; 23 - valve in line from the pumping unit in the pipeline to the additional well of the second heat consumer; 24 - valve on the day surface in the pipeline from an additional well to the second heat consumer; 25 - an additional well from the adit to the day surface to the pipeline of the first heat consumer and the valve 26 - at its inlet and 26 '- at its outlet; 27 - the second well from the adit to the underground heat accumulator; 28 - well perforated pipeline, designed to improve the filling conditions of the underground storage horizon; 29 - valve in the pipeline from the reservoir to the mouth of the second well to the underground heat accumulator; 30-32 - contours of the underground heat accumulator; 33 - intake, equipped with a filter, part of the operational heat supply wells of the first heat consumer; 34 - operational heat supply well of the first heat consumer; 35 - valve from the mouth of an operational heat supply well to the first heat consumer; 36 - well (combined additional and second) from the adit to the surface thermal energy accumulator, which is a part of the reservoir gulf, separated from the main reservoir by a heat-insulating dam (not shown); 37 - valve in the well line from the adit to the surface accumulator of the first water consumer; 38, 39 - valves providing the direction of the flow of hot water from the reservoir-collector 10 either to the heat accumulator - part of the reservoir, or to the third heat consumer; 40 - valve in the pipeline from a surface heat accumulator (part of a reservoir) to a third heat consumer.
Ввиду плотности графического материала на чертеже не указаны имеющиеся следующие контрольно-измерительные приборы, установленные в штольне на скважинном теплоисточнике и у тепловодопотребителей.Due to the density of the graphic material, the drawing does not indicate the following control and measuring devices installed in the adit in the downhole heat source and in heat consumers.
На пересечении скважины со штольней: манометр, расходомер - счетчик количества, термометр.At the intersection of the well with the adit: pressure gauge, flow meter - quantity counter, thermometer.
На выходе вихревого теплогенератора: манометр, термометр.At the exit of the vortex heat generator: manometer, thermometer.
На входах скважин 14; 22; 25; 27; 36: манометр, расходомеры - счетчики количества, термометры.At the inputs of the wells 14; 22; 25; 27; 36: pressure gauge, flow meters - quantity counters, thermometers.
У каждого тепловодопотребителя: манометры, расходомеры - счетчики количества, термометры.Each heat consumer: manometers, flow meters - quantity counters, thermometers.
Нд - динамический уровень воды в скважине.N d - dynamic water level in the well.
Тепловодоснабжающая скважина 1, которая сообщена с источником воды - озером 2 и(либо) с подземной водоносной зоной 3 посредством поворотной трубы снаружи или внутри обсадной колонны, которая в интервале сообщения с источником воды 2 или 3 перфорирована и пробурена до штольни 4. Поворотная труба, установленная в интервале перфорирования также перфорирована, причем в одном положении поворотной трубы перфорация в поворотной и обсадной трубах совпадают - положение «открыто». В другом положении поворотной трубы перфорация в обсадной и поворотной трубах не совпадает и ему соответствует положение «закрыто». Тепловодоснабжающая скважина 7 в интервале пересечения 6 со штольней 5 посредством трубы сообщена с задвижкой 8, которая соединена трубопроводом с входом вихревого теплогенератора 7, выход которого посредством задвижки 9 сообщен с емкостью-коллектором 10. Режим питания от поверхностного источника воды и(или) подземной водоносной зоны, а также положения вихревого теплогенератора устанавливаются такими, что динамические уровень воды в скважине Нд - напор воды, поступающей в вихревой теплогенератор, не меньше значения, регламентированного техническими характеристиками. Для принятого вихревого теплогенератора «Юсмар-5М», как правило, оно составляет 0,58 МПа и расход - 150 м3/ч. Посредством задвижек 13', 26; 29; 37 емкость-коллектор сообщена с тепловодопотребителем 2, тепловодопотребителем 1 и тепловодопотребителем 3, соответственно. При этом сообщение емкости-коллектора 10 с теплопотребителями 7 и 3 осуществляется по безнасосной схеме, а требуемый напор создается разностью абсолютных отметок положения емкости-коллектора (она выше) и абсолютных отметок положения теплопотребителей 1 и 3. К тепловодопотребителю 2, расположенному выше емкости-коллектора, горячая вода подается насосом 11.Heat supply well 1, which is connected to the water source - lake 2 and (or) to the underground aquifer 3 through a rotary pipe outside or inside the casing, which is perforated and drilled to the adit 4. In the interval between the water source 2 or 3, the rotary pipe, the set in the perforation interval is also perforated, moreover, in one position of the rotary pipe, the perforations in the rotary and casing pipes coincide - the position is “open”. In another position of the rotary pipe, the perforation in the casing and the rotary pipe does not coincide and the “closed” position corresponds to it. The heat-supplying well 7 in the interval of intersection 6 with the adit 5 is connected via a pipe to a valve 8, which is connected by a pipeline to the inlet of a vortex heat generator 7, the output of which through a valve 9 is connected to a reservoir 10. The power supply mode from a surface water source and (or) underground aquifer zone, as well as provisions vortex heat set such that the dynamic water level in the hole H, d - the pressure of water entering the vortex heat not lower than the value regulated t to technical characteristics. For the adopted vortex heat generator “Yusmar-5M”, as a rule, it is 0.58 MPa and flow rate is 150 m 3 / h. By means of valves 13 ', 26; 29; 37, the collector-tank is in communication with the heat consumer 2, heat consumer 1 and heat consumer 3, respectively. In this case, the communication of the reservoir-collector 10 with heat consumers 7 and 3 is carried out according to a non-pump circuit, and the required pressure is created by the difference between the absolute marks of the position of the reservoir-collector (it is higher) and the absolute marks of the position of the heat consumers 1 and 3. To the heat consumer 2 located above the reservoir , hot water is supplied by pump 11.
Горячая вода из емкости-коллектора 10 посредством обвязки, включающей систему задвижек и трубопроводов может подаваться к тепловодопотребителям либо непосредственно, либо вначале в аккумулятор тепла каждого из тепловодопотребителей, а в периоды востребованности - из аккумулятора тепла к тепловодопотребителю.Hot water from the collector tank 10 through a strapping including a system of valves and pipelines can be supplied to heat consumers either directly or first to the heat accumulator of each of the heat consumers, and during periods of demand, from the heat accumulator to the heat consumer.
Сообщение с тепловодопотребителем 2. Насос 11 входным патрубком 12 подключен к задвижке 15. Напорная линия насоса посредством задвижек 19 и 23 подключена ко второй скважине от штольни до поверхностного аккумулятора тепла в виде распадка либо к дополнительной скважине от штольни до дневной поверхности соответственно.Communication with the heat consumer 2. The pump 11 by the inlet pipe 12 is connected to the valve 15. The pressure line of the pump through the valves 19 and 23 is connected to the second well from the adit to the surface heat accumulator in the form of decomposition or to an additional well from the adit to the day surface, respectively.
Конструкция аккумулятора тепла содержит фундаментные опоры 15, на которые уложены теплоизолирующие и покровные плиты 16. Донная часть аккумулятора тепла представляет собой земные складки распадка 17, который имеет ограждающую дамбу 16' и посредством которой в распаде образуется емкость чашеобразной формы. Эта емкость и заполняется горячей водой при аккумулировании тепла.The design of the heat accumulator contains foundation supports 15, on which the heat-insulating and cover plates 16 are laid. The bottom part of the heat accumulator is the earth folds of the decay 17, which has a wall dam 16 'and through which a bowl-shaped container is formed in the decay. This tank is filled with hot water during heat storage.
Посредством вентиля 20, насоса 21 горячая вода из аккумулятора тепла по трубопроводу может подаваться к тепловодопотребителю 2.By means of a valve 20, pump 21, hot water from a heat accumulator can be supplied through a pipeline to a heat consumer 2.
Минуя аккумулятор тепла при его непосредственной востребованности, горячая вода к тепловодопотребителю 2 может подаваться от емкости-аккумулятора 10 посредством насоса 77, задвижек 23, 24 и дополнительной скважины 22.Bypassing the heat accumulator at its immediate demand, hot water to the heat consumer 2 can be supplied from the storage tank 10 by means of a pump 77, valves 23, 24 and an additional well 22.
Сообщение с тепловодопотребителем 1. Посредством задвижек 26 и 29 и трубопроводов к емкости-коллектору подключены дополнительная скважина 25 и вторая скважина 27 от штольни до подземного аккумулятора тепла с его контурами 30-32. Подземный аккумулятор тепла перебурен скважиной 27 и оборудован перфорированной обсадной колонной с сеткой 28, через которую горячая вода из второй скважины поступает в подземный аккумулятор тепла 30-32. Известно, что природные подземные аккумуляторы тепла являются наиболее эффективными и экономичными (Kabus F., Bartels Y. Подземное аккумулирование тепла и холода. Журнал «Теплоэнергетика», №6, 2004 г., стр.74, [4]).Communication with the heat consumer 1. By means of valves 26 and 29 and pipelines, an additional well 25 and a second well 27 from the adit to the underground heat accumulator with its circuits 30-32 are connected to the collector tank. The underground heat accumulator was drilled by the well 27 and equipped with a perforated casing with a grid 28 through which hot water from the second well enters the underground heat accumulator 30-32. It is known that natural underground heat accumulators are the most efficient and economical (Kabus F., Bartels Y. Underground accumulation of heat and cold. Journal of Heat Engineering, No. 6, 2004, p. 74, [4]).
Из района расположения тепловодопотребителя 7 до тепловодоаккумулятора 30-32 пробурена тепловодоснабжающая эксплуатационная скважина 34, оборудованная фильтром в забойной ее части, и в которой установлен погружной электронасос, подключенный кабелем к сети электроснабжения. Оборудована скважина по аналогии с водоснабжающей скважиной (Башкатов Д.Н. и др. Справочник по бурению скважин на воду. Под редакцией Д.Н.Башкатова, М., Недра, 1979 г., стр.488-540, [5]).From the area where the heat consumer 7 is located to the heat accumulator 30-32, a heat supply operational well 34 has been drilled, equipped with a filter in its downhole part, and in which a submersible electric pump is installed, which is connected by a cable to the power supply network. A well was equipped by analogy with a water supply well (Bashkatov D.N. et al. Handbook for Drilling Water Wells. Edited by D.N. Bashkatov, M., Nedra, 1979, pp. 48-5-540, [5]) .
Подача горячей воды от тепловодоаккумулятора 30-32 к тепловодопотребителю 7 может осуществляться посредством задвижки 35.The supply of hot water from the heat accumulator 30-32 to the heat consumer 7 can be carried out by means of a valve 35.
При текущей востребованности, минуя аккумулятор тепла, горячая вода к тепловодопотребителю 1 может подаваться от емкости-аккумулятора 10 посредством задвижек 26 и 26', а также дополнительной скважины 25.With the current demand, bypassing the heat accumulator, hot water to the heat consumer 1 can be supplied from the storage tank 10 by means of valves 26 and 26 ', as well as an additional well 25.
Сообщение с тепловодопотребителем 3. Посредством задвижки 37 и трубопровода к емкости-коллектору 10 может быть подключена дополнительная скважина 36, пробуренная от штольни до дневной поверхности в районе размещения третьего тепловодопотребителя, выполняющая одновременно и роль второй скважины от штольни до аккумулятора тепла, представляющего собой часть залива водохранилища, отделенная от основного водохранилища.Communication with the heat consumer 3. By means of the gate valve 37 and the pipeline, an additional well 36, drilled from the adit to the day surface in the area where the third heat consumer is located, can simultaneously be connected to the reservoir-collector 10, which also serves as the second well from the adit to the heat accumulator, which is part of the gulf reservoir separated from the main reservoir.
Конструкция аккумулятора тепла содержит фундаментные опоры 75, на которые уложены теплоизолирующие и покровные щиты 16. Аккумулятор тепла является частью водоема (водохранилища), которая отделена и теплоизолирована от основного водохранилища теплоизолирующей стенкой, которая выполнена с возможностью нести нагрузку при разных уровнях воды в емкости аккумулятора тепла и основного водохранилища. Донная часть аккумулятора тепла никак не изолирована.The design of the heat accumulator contains foundation supports 75, on which heat-insulating and integumentary shields are laid 16. The heat accumulator is part of a reservoir (reservoir), which is separated and insulated from the main reservoir by a heat-insulating wall that is able to carry a load at different levels of water in the heat accumulator tank and the main reservoir. The bottom of the heat accumulator is not insulated in any way.
Посредством вентиля 40 и насоса 21 по трубопроводу вода из тепловодоаккумулятора может подаваться к третьему тепловодопотребителю.Through the valve 40 and the pump 21 through the pipeline, water from the heat accumulator can be supplied to the third heat consumer.
Минуя аккумулятор тепла, вода из скважины 36 может подаваться непосредственно третьему тепловодопотребителю посредством задвижки 39.Bypassing the heat accumulator, water from the well 36 can be supplied directly to the third heat consumer via a valve 39.
Пробуренные тепловодоснабжающая, дополнительные, вторые и тепловодоснабжающая эксплуатационная скважины при сооружении скважинного теплоисточника имеют следующие конструктивные параметры.Drilled heat supply, additional, second and heat supply production wells during the construction of a downhole heat source have the following design parameters.
Тепловодоснабжающая скважина. Диаметр бурения составляет 151 мм, обсадные трубы диаметром 146 мм. Фильтры в интервалах поступления воды в скважину - сетчатые. Глубина скважины (до пересечения со штольней) - 150 м. Глубина озера в месте установки скважины - 6,3 м. Мощность водоносной зоны 3 составляет 5 м. Динамический уровень воды в скважине Нд=56 м, положение статического уровня водоносной зоны - 48 м.Heat and water supply well. Drilling diameter is 151 mm, casing diameter of 146 mm. Filters in the intervals of water flow into the well are mesh. The depth of the well (before crossing the adit) is 150 m. The depth of the lake at the installation site is 6.3 m. The thickness of the aquifer 3 is 5 m. The dynamic water level in the well is N d = 56 m, the position of the static level of the aquifer is 48 m
Сообщение с тепловодопотребителем №2. Вторая 14 и дополнительная 22 скважины пробурены диаметром 76 мм. В начале (у устья) и у выхода (забоя) скважины оборудованы соответственно отрезками труб с задвижками 19, 19' и 23, 24. Породы, в которых пробурены скважины устойчивы, представлены гранитами и гнейсами. После перебуривания скважины испытаны на герметичность и теплопотери. В результате испытаний установлено, что скважины не имеют поглощений, то есть герметичны, тепловые потери отвечают установленным требованиям, при этом уменьшение температуры в установившемся режиме не превысило 1°С. Протяженность второй скважины 14 составила 958 м, а дополнительной скважины 22 - 1374 м.Communication with heat consumer No. 2. The second 14 and an additional 22 wells were drilled with a diameter of 76 mm. At the beginning (at the mouth) and at the exit (bottom), the wells are equipped with pipe sections with valves 19, 19 'and 23, 24, respectively. The rocks in which the drilled wells are stable are represented by granites and gneisses. After drilling, the wells were tested for tightness and heat loss. As a result of the tests, it was established that the wells have no absorption, that is, are tight, the heat loss meets the established requirements, while the decrease in temperature in the steady state did not exceed 1 ° C. The length of the second well 14 was 958 m, and the additional well 22 - 1374 m.
Для сравнения следует отметить, что согласно проекту длина классического трубопровода, проложенного от скважинного теплоисточника до тепловодопотребителя №2, оборудованного теплоизоляцией и покровным слоем, проложенного в штольне 5 и по пересеченной местности до тепловодопотребителя №2, составляет 2523 м.For comparison, it should be noted that according to the project, the length of a classic pipeline laid from a downhole heat source to heat consumer No. 2, equipped with insulation and a cover layer, laid in adit 5 and cross country to heat consumer No. 2, is 2523 m.
Средняя техническая скорость бурения сплошным забоем скважин 14 и 22 составила 56 м в сутки. Затраты времени на бурение скважин 14 и 22 составили около 42 суток.The average technical drilling speed with a continuous bottom hole of wells 14 and 22 was 56 m per day. The time spent on drilling wells 14 and 22 was about 42 days.
Ввиду того что при бурении скважин не встретилось геологических осложнений, это время и составило время сооружения и устройства каналов сообщения скважинного теплоисточника с тепловодопотребителем №2.Due to the fact that during the drilling of wells there were no geological complications, this time amounted to the time of construction and installation of communication channels for the downhole heat source with heat consumer No. 2.
Сообщение с тепловодопотребителем №1. Дополнительная 25 и вторая 27 скважины пробурены диаметром 76 мм. У устьев и забоев скважины оборудованы отрезками труб и задвижками 26, 26' и 29 соответственно. По телу подземного аккумулятора тепла скважина перебурена с установкой перфорированной с сетчатым фильтром трубы 28. Из района расположения тепловодопотребителя №1 пробурена тепловодоснабжающая эксплуатационная скважина (ТЭС) 34 так, что ее забойная часть 33 расположена в подземном аккумуляторе тепла в горячей воде. Основной диаметр бурения ТЭС составляет 93 мм, в ней установлен погружной насос. Протяженность дополнительной скважины составляет 1118 м, протяженность второй скважины составляет 983 м, а протяженность ТЭС составляет 183 м.Communication with heat consumer No. 1. An additional 25 and second 27 wells were drilled with a diameter of 76 mm. At the mouths and bottom faces, the wells are equipped with pipe segments and valves 26, 26 'and 29, respectively. A well was drilled through the body of an underground heat accumulator with a pipe 28 perforated with a strainer. A heat supply production well (TPP) 34 was drilled from the area of heat consumer No. 1 so that its bottomhole part 33 is located in an underground heat accumulator in hot water. The main diameter of the TPP drilling is 93 mm; a submersible pump is installed in it. The length of the additional well is 1118 m, the length of the second well is 983 m, and the length of the TPP is 183 m.
Породы, в которых пробурены скважины, устойчивые - граниты и гнейсы. При бурении скважин каких-либо геологических осложнений не встречено. Испытаниями скважины установлены их герметичность и отсутствие тепловых потерь.The rocks in which wells are drilled are stable - granites and gneisses. When drilling wells, no geological complications were encountered. Well tests have established their tightness and the absence of heat loss.
Для сравнения: согласно проекту длина стального трубопровода от скважинного теплоисточника, теплоизолированного, смонтированного по штольне 5 и пересеченной местности, до тепловодопотребителя №1 составляет 2436 м.For comparison: according to the project, the length of the steel pipeline from the downhole heat source, thermally insulated, mounted in adit 5 and rough terrain, to heat consumer No. 1 is 2436 m.
Средняя техническая скорость бурения скважин 25, 27, 34 составила 54 м в сутки. Продолжительность сооружения скважин - 43 суток, что и составило время сооружения и устройства каналов сообщения скважинного теплоисточника с тепловодопотребителем №1.The average technical drilling speed of wells 25, 27, 34 was 54 m per day. The duration of the well construction is 43 days, which amounted to the time of construction and installation of communication channels for the downhole heat source with heat consumer No. 1.
Сообщение с тепловодопотребителем №3. Дополнительная (она же является и второй) скважина 36 пробурена диаметром 76 мм. У устья и на выходе на дневную поверхность скважина оборудована задвижками 37, 38 и 39 соответственно. В процессе бурения скважины перебурен интервал геологических осложнений, представленных зоной поглощения (нарушенные породы, в которых наблюдаются утечки жидкости из скважины). Мощность этого интервала составляет 22 м, границы его установлены и осложнение ликвидировано путем перекрытия его трубами, установленными «впотай» в указанном интервале.Communication with heat consumer No. 3. Additional (it is also the second) well 36 drilled with a diameter of 76 mm. At the wellhead and at the exit to the surface, the well is equipped with valves 37, 38, and 39, respectively. During the drilling process, the interval of geological complications represented by the absorption zone (disturbed rocks, in which fluid leaks from the well are observed) was drilled. The thickness of this interval is 22 m, its boundaries are established and the complication is eliminated by blocking it with pipes installed “flush” in the indicated interval.
Другие интервалы скважины устойчивы. Испытаниями установлены их герметичность, тепловая эффективность, регламентированная нормативно-технической документацией. Протяженность скважины 36 составила 874 м.Other well intervals are stable. Tests established their tightness, thermal efficiency, regulated by normative and technical documentation. The length of well 36 was 874 m.
Для сравнения: длина стального трубопровода от скважинного теплоисточника, теплоизолированного, смонтированного по штольне 5 и пересеченной местности, до тепловодопотребителя №3 составляет 2912 м.For comparison: the length of the steel pipeline from the downhole heat source, thermally insulated, mounted in adit 5 and rough terrain, to heat consumer No. 3 is 2912 m.
Средняя техническая скорость бурения скважины 36 составляет 53 м в сутки, а время ее сооружения составило 17 суток.The average technical drilling speed of well 36 is 53 m per day, and its construction time was 17 days.
Сравнение конструкций трубопроводов и скважин, выполняющих их роль, от скважинного источника до тепловодопотребителя №№1,2,3 позволяет отметить следующее.A comparison of the designs of pipelines and wells that play their role, from a downhole source to a heat consumer No. 1,2,3 allows us to note the following.
Упрощение конструкции тепловодопроводов в виде предложенных скважин объясняется:Simplification of the design of heat pipelines in the form of the proposed wells is explained by:
1) меньшей протяженностью скважин в сравнении с трубопроводами, установленными в штольне 5 и далее в пересеченной местности скважинного теплоисточника до водопотребителя (протяженность скважин до тепловодопотребителя №1 составляет 2284 м, а трубопровода 2436 м, протяженность скважин до тепловодопотребителя №2 составляет 2332 м, а трубопровода - 2523 м, протяженность скважины до тепловодопотребителя №3 составляет 874 м, а трубопровода - 2912 м);1) the shorter length of the wells compared to the pipelines installed in adit 5 and further in the rough terrain of the downhole heat source to the water consumer (the length of the wells to heat consumer No. 1 is 2284 m, and of the pipeline 2436 m, the length of wells to heat consumer No. 2 is 2332 m, and pipeline - 2523 m, the length of the well to heat consumer No. 3 is 874 m, and the pipeline - 2912 m);
2) меньшей затратностью на монтаж и обустройство теплоизоляции, последующее эксплуатационное обслуживание, так как после сооружения скважины он не требуется вообще;2) lower cost of installation and arrangement of thermal insulation, subsequent maintenance, since after the construction of the well it is not required at all;
3) сроком эксплуатации до износа кратно больший;3) the service life before wear is much larger;
4) исключена возможность разукомплектации магистральных трубопроводов (разворовывания, характерного настоящему времени), так как оно в принципе невозможно.4) the possibility of decommissioning of trunk pipelines (theft, characteristic of the present time) is excluded, since it is impossible in principle.
Приведенные преимущества позволяют отметить большую простоту предлагаемого скважинного теплоисточника в сравнении с организацией теплоснабжения с использованием трубопроводных теплосетей.The above advantages make it possible to note the great simplicity of the proposed downhole heat source in comparison with the organization of heat supply using piped heating systems.
Скважинный теплоисточник работает следующим образом.Downhole heat source works as follows.
Поворотными трубами обсадной колонны скважины 1, а также вентилями 8 и 9 косвенно, по показаниям манометра и расходомера, установленного перед вентилем 8, устанавливают динамический уровень Нд, достаточный для работы вихревого теплогенератора 7, Q=150 м3/ч; Нд=58 м (Рд=0,58 МПа). При этом вода из поверхностного источника 2 и подземного источника 3 поступает в тепловодоснабжающую скважину 7 и далее по скважине двигается к ее забою, проходя через вентиль 8, поступает в вихревой теплогенератор 7, а далее через вентиль 9 поступает в емкость-коллектор 10. Проходя через вихревой теплогенератор, она нагревается (патент РФ на изобретение №2045715 «Теплогенератор и устройство для нагрева жидкостей». Авт. Потапов Ю.С. F25B 29/00, опубл. 10.10.95, бюл. №28, [6], Потапов Ю.С., Фоминский Л.П., Потапов С.Ю. Энергия вращения. Российская академия естественных наук. Молдавский центр, «Неосферные технологии», г.Кишинев, 2001 г., [7]) до требуемой температуры 98°С и горячая вода поступает через задвижку 9 в емкость-коллектор. Следует отметить, что в многоводные периоды года летне-весенний паводок или летне-осенние дожди, подключаются несколько (батарея) вихревых теплогенераторов, в данном случае 3 вихревых теплогенератора «Юсмар-5М» (условно не показаны) параллельно показанному на чертеже.The rotary pipes of the casing string of the well 1, as well as the valves 8 and 9 indirectly, according to the testimony of the pressure gauge and flow meter installed in front of the valve 8, set the dynamic level N d , sufficient for the operation of the vortex heat generator 7, Q = 150 m 3 / h; N d = 58 m (R d = 0.58 MPa). In this case, water from the surface source 2 and the underground source 3 enters the heat supply well 7 and then moves along the well to its bottom, passing through valve 8, enters the vortex heat generator 7, and then through valve 9 enters the reservoir 10. Passing through vortex heat generator, it is heated (RF patent for the invention No. 2045715 “Heat generator and device for heating liquids.” Aut. Potapov Yu.S. F25B 29/00, publ. 10.10.95, bull. No. 28, [6], Potapov Yu .S., Fominsky L.P., Potapov S.Yu. Rotation energy.Russian Academy of Natural Sciences Science Center, Moldavian Center, “Neosphere Technologies”, Chisinau, 2001, [7]) to the required temperature of 98 ° C and hot water flows through the valve 9 into the collector tank. It should be noted that during high-water periods of the year, summer-spring floods or summer-autumn rains, several (battery) vortex heat generators are connected, in this case 3 vortex heat generators “Yusmar-5M” (not shown conditionally) parallel to the one shown in the drawing.
Гидравлическая мощность потока Nr1, поступающего в вихревой теплогенератор, в период с нормальным режимом поверхностного источника воды составляет (установлен один вихревой теплогенератор «Юсмар-5М» с параметрами Р=0,58 МПа, Q1=150 м3/ч):The hydraulic power of the stream Nr 1 entering the vortex heat generator during the period with the normal mode of the surface water source is (one Yusmar-5M vortex heat generator is installed with parameters P = 0.58 MPa, Q 1 = 150 m 3 / h):
Nr1=Р·Q1=580·103 Па·4,17·10-2 м3/c=24186 Вт=24,2 кВтNr 1 = Р · Q 1 = 580 · 10 3 Pa · 4.17 · 10 -2 m 3 / s = 24186 W = 24.2 kW
Гидравлическая мощность потока Nr2, поступающего в батарею из 3-х вихревых теплогенераторов в многоводный период года составляет (установлены 3 параллельно работающие вихревые теплогенераторы «Юсмар-5М» с параметрами P=0.58 МПа, Q=150 м3/ч×3):The hydraulic power of the stream Nr 2 entering the battery from 3 vortex heat generators in a high-water period of the year is (3 parallel working vortex heat generators “Yusmar-5M” with parameters P = 0.58 MPa, Q = 150 m 3 / h × 3 are installed):
Nr2=P·Q=580·103 Па·4.17·10-2 м3/с×3=72,6 кВтNr 2 = P · Q = 580 · 10 3 Pa · 4.17 · 10 -2 m 3 / s × 3 = 72.6 kW
Горячая вода из емкости-коллектора 10 посредством задвижек 13, 26, 29 и 37 подается в дополнительные скважины 22, 25, 36 и при текущей востребованности, например, в зимние периоды года с открытием задвижек 24, 26' и 39' - непосредственно второму, первому и третьему тепловодопотребителям, соответственно контроль режимов гидравлического потока (работы вихревых теплогенераторов, количество выработанной и потребленной энергии) осуществляется с использованием показаний соответствующих контрольно-измерительных приборов, установленных на входах и выходах вихревого теплогенератора, на аккумуляторах тепла и теплопотребителей.Hot water from the reservoir 10 through the valves 13, 26, 29 and 37 is supplied to additional wells 22, 25, 36 and with the current demand, for example, in the winter periods of the year with the opening of the valves 24, 26 'and 39' - directly to the second, the first and third heat consumers, respectively, the control of the hydraulic flow regimes (operation of the vortex heat generators, the amount of generated and consumed energy) is carried out using the readings of the corresponding control and measuring devices installed at the inputs and outputs vortex heat generator, on heat accumulators and heat consumers.
В многоводные периоды года, например в весенний паводковый или период летне-осенних дождей, когда подключается большее (соответствующей пропускной способности тепловодоснабжающей скважины и значению расхода воды в ней) количество вихревых теплогенераторов, востребованность тепловой энергии, как правило, минимальна. В такие периоды задвижки 23, 26 и 39 закрывают, а задвижки 19, 29 и 38 открывают, при этом горячая вода из емкости-коллектора 10 направляется по вторым скважинам 14, 27 и 36 в аккумуляторы или на поверхностный - в виде распадка, подземный и поверхностный - в виде части водохранилища соответственно. Выработанное в летнее (как правило, не востребовано в это время тепло) время тепловая энергия аккумулируется в аккумуляторах тепла до периода востребования (отопительного сезона), когда используется по назначению. Практикой установлено, что в аккумуляторах тепла, в том числе подземных, природных, температура теплоносителя хорошо сохраняется и за период теплоаккумулирования, например 2 месяца, уменьшается на 2-3°С (Kabus F., Bartels Y. Подземное аккумулирование тепла и холода. Журнал «Теплоэнергетика», №6, 2004 г., стр.74, [4]).In high-water periods of the year, for example, during spring floods or summer-autumn rains, when a larger number of vortex heat generators (corresponding to the capacity of the heat-supplying well and the value of water flow in it) is connected, the demand for thermal energy is usually minimal. In such periods, the valves 23, 26 and 39 are closed, and the valves 19, 29 and 38 are opened, while hot water from the reservoir 10 is sent through the second wells 14, 27 and 36 to the accumulators or to the surface - in the form of decay, underground and surface - in the form of a part of the reservoir, respectively. The heat generated in the summer (as a rule, heat is not claimed at that time), the thermal energy is accumulated in heat accumulators until the demand period (heating season), when used for its intended purpose. Practice has shown that in heat accumulators, including underground, natural ones, the temperature of the coolant is well preserved and during the heat storage period, for example 2 months, decreases by 2-3 ° C (Kabus F., Bartels Y. Underground accumulation of heat and cold. Journal “Thermal Power Engineering”, No. 6, 2004, p. 74, [4]).
Нетрудно видеть, что на предлагаемом скважинном теплоисточнике более полно используется технический гидроэнергопотенциал, формируемый в том числе поверхностным источником в многоводные периоды года. Он используется в полной мере.It is easy to see that the proposed downhole heat source uses more fully the technical hydropower potential, which is also formed by a surface source during high-water periods of the year. It is fully used.
Предлагаемый скважинный теплоисточник выполнен подземным (расположенным в штольне, под мощной толщей земных недр). Это придает ей такие качества, как скрытность и неуязвимость.The proposed downhole heat source is made underground (located in the adit, under the thick stratum of the earth's interior). This gives her qualities such as stealth and invulnerability.
Кроме того, предлагаемый скважинный теплоисточник расширяет номенклатуру НВИЭ, его применение в районах децентрализованного энергоснабжения позволяет уменьшить затраты на осуществление северного завоза топлива и затраты на него, а его комбинированное использование в таких регионах с другими видами НВИЭ - повысить надежность энергообеспечения, повысить степень автономности регионов децентрализованного энергообеспечения (снизить зависимость от внешних поставок топлива и от возможных колебаний конъюнктуры рынка), улучшить условия проживания населения и является важной частью энергетической политики нашего государства (Бреусов В.П. Использование энергии возобновляемых источников в комбинированных автономных энергосистемах. Автореферат диссерт. на соискание ученой степени доктора технических наук. Санкт-Петербург, С-П ГТУ, 2002 г., Б153290 [8]).In addition, the proposed downhole heat source expands the range of renewable energy sources, its use in areas of decentralized energy supply reduces the cost of implementing the northern delivery of fuel and its costs, and its combined use in such regions with other types of renewable energy sources increases the reliability of energy supply and increases the degree of autonomy of the regions of decentralized energy supply (reduce dependence on external fuel supplies and on possible fluctuations in market conditions), improve conditions for revitalization of the population and is an important part of the energy policy of our state (Breusov V.P. Use of renewable energy in combined autonomous energy systems. Abstract of thesis. for the degree of Doctor of Technical Sciences. St. Petersburg, St. Petersburg State Technical University, 2002, B153290 [8]).
ИСТОЧНИКИ ЛИТЕРАТУРЫSOURCES OF LITERATURE
1. Баскаков А.П. и др. Теплотехника. Учебн. для ВУЗов. Под ред. А.П.Баскакова. - 2-е изд. перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1991 г., ч. III, стр.118-206.1. Baskakov A.P. and other Heat Engineering. Training for high schools. Ed. A.P. Baskakova. - 2nd ed. reslave. - M.: Energoatomizdat, 1991, part III, pp. 118-206.
2. Тепловодоснабжающая скважина. Заявка на изобретение РФ №2005100306/03(000326), дата подачи 11.01.2005 г. Решение о выдаче патента на изобретение от 23.05.2006 г.2. Heat supply well. Application for invention of the Russian Federation No. 2005100306/03 (000326), filing date 01/11/2005. Decision on the grant of a patent for an invention dated 05/23/2006.
3. ГОСТ Р 51328-98. Нетрадиционная энергетика. Гидроэнергетика малая. Термины и определения. Госстандарт России, М., ИПК Издательство стандартов, 1999 г., стр.2.3. GOST R 51328-98. Alternative energy. Hydropower is small. Terms and Definitions. Gosstandart of Russia, M., IPK Standards Publishing House, 1999, p. 2.
4. Kabus F., Bartels Y. Подземное аккумулирование тепла и холода. Журнал «Теплоэнергетика», №6, 2004 г., стр.70-76.4. Kabus F., Bartels Y. Underground accumulation of heat and cold. Journal "Thermal Power Engineering", No. 6, 2004, pp. 70-76.
5. Башкатов Д.Н. и др. Справочник по бурению скважин на воду. Под редакцией Д.Н.Башкатова, М., Недра, 1979 г., стр.488-540.5. Bashkatov D.N. et al. Handbook of water well drilling. Edited by D.N. Bashkatov, M., Nedra, 1979, pp. 485-540.
6. Патент РФ на изобретение №2045715 «Теплогенератор и устройство для нагрева жидкостей». Авт. Потапов Ю.С. F25B 29/00, опубл. 10.10.95, бюл. №28.6. RF patent for the invention No. 2045715 "Heat generator and a device for heating liquids." Auth. Potapov Yu.S. F25B 29/00, publ. 10/10/95, bull. No. 28.
7. Потапов Ю.С., Фоминский Л.П., Потапов С.Ю. Энергия вращения. Российская академия естественных наук. Молдавский центр «Неосферные технологии», г.Кишинев, 2001 г.7. Potapov Yu.S., Fominsky L.P., Potapov S.Yu. The energy of rotation. Russian Academy of Natural Sciences. Moldavian Center "Neosphere Technologies", Chisinau, 2001
8. Бреусов В.П. Использование энергии возобновляемых источников в комбинированных автономных энергосистемах. Автореферат диссерт. на соискание ученой степени доктора технических наук. Санкт-Петербург, С-П ГТУ, 2002 г., Б153290.8. Breusov V.P. Use of renewable energy in combined autonomous energy systems. Abstract of thesis. for the degree of Doctor of Technical Sciences. St. Petersburg, ST GTU, 2002, B153290.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006132584/03A RU2329435C2 (en) | 2006-09-11 | 2006-09-11 | Borehole thermal source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006132584/03A RU2329435C2 (en) | 2006-09-11 | 2006-09-11 | Borehole thermal source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006132584A RU2006132584A (en) | 2008-03-20 |
| RU2329435C2 true RU2329435C2 (en) | 2008-07-20 |
Family
ID=39279442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006132584/03A RU2329435C2 (en) | 2006-09-11 | 2006-09-11 | Borehole thermal source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2329435C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2586425C1 (en) * | 2012-11-01 | 2016-06-10 | Сканска Свериге Аб | Heat energy accumulator, containing expansion chamber |
-
2006
- 2006-09-11 RU RU2006132584/03A patent/RU2329435C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2586425C1 (en) * | 2012-11-01 | 2016-06-10 | Сканска Свериге Аб | Heat energy accumulator, containing expansion chamber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006132584A (en) | 2008-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Stober et al. | Geothermal energy | |
| CN103090571B (en) | Method of circular mining geothermal resources | |
| Arnórsson et al. | Utilization of geothermal resources | |
| Aftab et al. | Quantifying onshore salt deposits and their potential for hydrogen energy storage in Australia | |
| Stevanovic | Utilization and regulation of springs | |
| Bujakowski et al. | Potential for geothermal development in Southern Poland | |
| Seibt et al. | Practical experience in the reinjection of cooled thermal waters back into sandstone reservoirs | |
| Jarvis | Feasibility study of porous media compressed air energy storage in South Carolina, United States of America | |
| Shah et al. | A comprehensive review of geothermal energy storage: Methods and applications | |
| Nakomcic-Smaragdakis et al. | Analysis and possible geothermal energy utilization in a municipality of Panonian Basin of Serbia | |
| Brassington | A proposed conceptual model for the genesis of the Derbyshire thermal springs | |
| Menéndez et al. | Low-enthalpy geothermal energy potential of mine water from closured underground coal mines in northern Spain | |
| RU2329435C2 (en) | Borehole thermal source | |
| Kerr | Geothermal Tragedy of the Commons: Once a shining example for geothermal energy developers, The Geysers of northern California—the world's largest geothermal field—is rapidly running out ofsteam | |
| Febrianto et al. | The geothermal heating system at Taupo Hospital, New Zealand | |
| Traineau et al. | Main results of a long-term monitoring of the Bouillante geothermal reservoir during its exploitation | |
| CN102278116A (en) | Device and method for manufacturing underground frozen wall in cold areas in winter | |
| Sun et al. | Sustainability utilization of the fault-controlled Wentang geothermal field with hydrogeological numerical model at site scale | |
| RU2371638C1 (en) | Borehole heat supply system with underground heat-hydro-accumulation | |
| Toth | Creating a geothermal atlas of Hungary | |
| Gascuel et al. | Deep geothermal doublets versus deep borehole heat exchangers: A comparative study for cold sedimentary basins | |
| RU2377436C1 (en) | Well pumped-storage installation | |
| RU2376495C1 (en) | Hydraulic geopower station (versions) | |
| Zui | Geothermal resources of Belarus and their utilization | |
| RU2665097C1 (en) | Ground dam in the permafrost zone freezing system and dam with its application |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090912 |